Soutenance de thèse – Luigi Matera

Le vendredi 27 novembre à 15h (auditorium TRT), Luigi Matera  soutiendra sa thèse intitulée « Contrôle de la transition métal-isolant dans les films minces de nickelates de terres rares pour des applications de camouflage infrarouge« , préparée sous la direction de Manuel Bibes et Lucía Iglesias. 

Membres du jury de thèse:
Giampiero Gerini, chercheur principal chez TNO et professeur at TU Eindhoven, examinateur et président du jury
Sylvia Matzen, maîtresse de conférences Université Paris-Saclay, C2N, examinatrice
Francisco Rivadulla, professeur à l’Université de Saint-Jacques-de-Compostelle, CIQUS, rapporteur
Beatriz Noheda,  professeure à l’Université de Groningue, rapporteuse

Résumé :

Le camouflage est une stratégie de survie essentielle dans la nature. On le retrouve dans une grande variété d’environnements et chez de nombreuses espèces, de la morphologie des phasmes aux changements de couleur dynamiques des seiches. Inspirés par ces stratégies, les humains ont développé des technologies de camouflage pour de nombreuses applications. Historiquement, le camouflage a été fortement associé aux applications militaires. Ces dernières décennies, les progrès considérables réalisés dans les technologies de détection et d’imagerie ont étendu les stratégies de camouflage à de multiples régions du spectre électromagnétique. Parmi celles-ci, l’imagerie infrarouge est devenue particulièrement pertinente car, contrairement à l’imagerie dans le visible, elle repose sur le rayonnement thermique naturellement émis par tout corps.

Parmi les différentes approches développées pour le camouflage thermique infrarouge, les matériaux thermochromes ont suscité un intérêt considérable en raison de leur capacité à subir des modifications importantes et réversibles de leurs propriétés optiques en fonction de la température. En particulier, ces matériaux peuvent être conçus pour diminuer leur émissivité lorsque la température augmente, compensant ainsi l’augmentation naturelle du rayonnement thermique et permettant de réaliser des émetteurs thermiques à différentiel nul (ZDTE), pour lesquels la puissance radiative émise reste approximativement constante sur une plage de températures donnée. Parmi les matériaux envisagés pour cette application, les nickelates de pérovskite de terres rares sont particulièrement prometteurs. Ces oxydes corrélés présentent un diagramme de phase complexe et une transition métal-isolant (TMI) résultant du fort couplage entre leurs degrés de liberté électroniques et structuraux. La TMI peut ainsi être modulée par des paramètres externes tels que la composition chimique et la contrainte, permettant un contrôle concomitant de leurs propriétés optiques.

Cette thèse porte sur la croissance et l’optimisation de couches minces de nickelate de terres rares pour la réalisation d’un dispositif ZDTE à température ambiante. À cette fin, des couches minces de Sm1 – xNdxNiO3 ont été élaborées par dépôt laser pulsé, et leur transition métal-isolant a été conçue pour se produire à proximité de la température ambiante. Leurs propriétés électriques, structurales et optiques ont été étudiées au cours de la TMI, révélant la forte influence de la contrainte épitaxiale sur la transition et fournissant les bases de son contrôle actif. Des résultats préliminaires obtenus avec un substrat piézoélectrique démontrent la possibilité de modifier activement les propriétés structurelles, électriques et optiques des films de nickelate, ouvrant la voie à des dispositifs de camouflage infrarouge activement réglables, étendant le concept de camouflage thermique au-delà des ZDTE passifs.